基于网络环境的舰船动力装置监控系统研发平台开发.pdf

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1、基于网络环境的舰船动力装置监控系统研发平台开发DevelopmentofR&DPlatformforNetworkBasedMonitoringSystemsofShip’sPowerUnits路勇杨家龙滕万庆孙文福曹云鹏（哈尔滨工程大学动力与核能工程学院，哈尔滨150001）摘要介绍了舰船动力装置监控系统研发平台的研究与开发。在对几种典型监控系统做了比较的基础上，提出基于美国RockWell的工业控制网络技术，完成设备网（DeviceNet）、控制网（ControlNet）和以太网（EtherNet）三层网

2、络体系构架的现场总线控制系统(FCS)，并模拟实现对船舶机舱动力装置监控的功能。关键词现场总线FCS机舱监控AbstractDevelopmentofaR&Dplatformformonitoringsystemsofship’spowerunitsisdescribed.Basedonthecomparisonamongseveraltypicalmonitoringsystems,afieldcontrolsystemisgiven.ItisbasedonRockwellindustrialcontrol

3、networktechnologyandstructuredwithathreehierarchyarchitectureconsistingofDeviceNet,ControlNetandEthernet.Itsmonitoringfunctionsofship’spowerunitsareimplementedsimulativelythroughthelaboratory.KeywordsFieldbusFCSShip’sengineroommonitoring0引言网络型控制系统是舰船机舱自动化的发

4、展方向，也是目前新造舰船和民用船舶的主流应用方向。现代船舶机舱自动化的特点就是建立在计算机通信技术基础上的对不同控制部位及控制功能的网络化，以及由此带来的数字化、标准化和智能化。根据网络形式的不同，舰船[1]动力装置控制系统可分为集散型控制系统（DCS）和现场总线型控制系统（FCS）。现场总线型控制系统是建立在基于嵌入式计算技术的数字化传感器和数字化执行机构基础上的，是[1][2][3]比集散控制系统更为新型的控制系统。FCS方案能够将各分散系统通过网络连成一体，便于实现集中管理和控制。FCS网络监控方式继承

5、了集中型和分散型控制系统的优点，成为当今船舶机舱自动化的发展方向。目前国际上各主要生产厂商的机舱动力装置监控系统均为网络控制系统。总体上讲,我国自行研制的船舶机舱监控系统绝大多数属于电、气（液）动及中小规模集成电子模块组合逻辑控制和中小型计算机集中控制。即便是微机监控系统基本上也是结构固定、只适用于某型船或某型机的单一系统，很难形成系列化和标准化。本文将对舰船动力装置实施网络环境下基于RockWell的FCS控制进行阐述。1罗克韦尔FCS自动化系统[3]美国罗克韦尔（RockWell）自动化公司的工业总线控制

6、系统与世界上流行的总线标准（如CAN总线）完全兼容。它基于设备网（DeviceNet）、控制网（ControlNet）和以太网（EtherNet）的三层工业控制网络系统，可将高速离散控制、过程控制、协调传动控制、批次控制和安全控制融合于一个控制引擎（Logix控制平台）上，同时兼顾不同规模和具体使1用特点，利用相同的编程工具（Logix5000编程软件和RsView32可视化人机界面监控软件）和共同开放的网络体系构架开发相应的应用软件。我们采用成熟的Netlinx（由Net网络和Linx开放式接口组成的结构）

7、开放式现场总线网络在底层设备和管理层之间提供连接，能有效地实现系统组态、数据采集和控制。其中Net是基于生产者/消费者的通信模型，支持多播式、事件触发和周期性触发等发送机制，能很好保证无缝信息连接和控制数据流传输，并能方便地与Internet连接起来，使得本来就强大的网络更加强大。2研发平台网络体系构架基于RockWell的三级网络构架体系如图1所示，各层的功能非常明晰。动力信息网交换机（互联网）工作站工作站工作站服务器数据库以太网总线（光纤）以太网200Mb/s冗余总线（热备份）PLC-1756（控制器协处

8、理器）拖动装置控制器PLC-1756控制器PLC-1756集控室工作站RS-485伺服机构RSLinx网桥接口控制器控制器控制网(光纤)设备网模块（现场交换机）设备网(CAN总线)(同轴电缆)设备网I/O模块传感器及控制器……现场设备柴电机组泵系主机图1开发平台网络体系构架图2.1设备层设备网(DeviceNet)是一种柔性的开放性的网络，开发平台以一条设备总线（与CAN总线全兼容）的形式深入到动力